Điều Kiện Phản ứng Trao đổi Ion Trong Dung Dịch Các Chất điện Ly

Vậy phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện ly có gì khác với các phản ứng trên, trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện ly, cùng các ví dụ và bài tập về phản ứng trao đổi ion. Qua đó, các em dễ dàng phân biệt được đâu là phản ứng trao đổi ion, đâu không phải là phản ứng trao đổi ion.

I. Phản ứng trao đổi ion là gì, các loại phản ứng trao đổi ion?

1. Phản ứng trao đổi ion là gì?

- Phản ứng trao đổi ion là phản ứng xảy ra khi các chất tham gia phản ứng trao đổi ion với nhau.

2. Các loại phản ứng trao đổi ion (nếu có):

  • Muối   +   Axit   →  Muối mới   +  Axit mới

  • Muối   +   Bazơ  →  Muối mới   +  Bazơ mới

  • Muối   +   Muối  →  Muối mới   +  Muối mới

  • Hidroxit không tan + Axit dung dịch → Muối dung dịch + H2O (chất điện li yếu)

  • Axit dung dịch + Bazơ dung dịch  →  Muối dung dịch + H2O (chất điện li yếu)

II. Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện ly

- Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li chỉ xảy ra khi các ion kết hợp được với nhau tạo thành ít nhất 1 trong số các chất sau:

 ♦ Chất kết tủa.

 ♦ Chất điện li yếu.

 ♦ Chất khí.

1. Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm tạo thành là chất kết tủa

  Ví dụ 1: Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ trắng + 2NaCl

- Giải thích: Na2SO4 và BaCl2 đều dễ tan và phân ly mạnh trong nước.

  Na2SO4 → 2Na+ + SO42-

  BaCl2 → Ba2+ + 2Cl-

- Trong số 4 ion phân ly chỉ có các ion Ba2+ và SO42- kết hợp được với nhau tạo thành chất kết tủa là BaSO4, nên có thể viết phương trình ion thu gọn như sau:

 Ba2+ +  SO42- → BaSO4 ↓ trắng

Ví dụ 2: AgNO3 + HCl →   AgCl↓ trắng + HNO3

Phương trình ion thu gọn:  Ag+  +  Cl-  →  AgCl↓ trắng

2. Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm tạo thành là chất khí

 Ví dụ 1: Na2CO3 + HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O

- Giải thích: Na2CO3 và HCl đều phân ly mạnh.

 Na2CO3 → 2Na+ + CO32-

 HCl → H+ + Cl-

- Ion H+ và CO32- kết hợp với nhau tạo thành H2CO3 axit này không bền phân huỷ thành CO2 + H2O.

- Phương trình ion rút gọn: 2H+ + CO32- → CO2↑ + H2O

 Ví dụ 2: Na2S  +  HCl  →  2NaCl  +  H2S↑

- Phương trình ion thu gọn:  2H+ + S2- →  H2S↑

3. Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm tạo thành là chất điện ly yếu

a) Phản ứng tạo thành nước

  NaOH + HCl → NaCl + H2O

- Nước H2O là chất điện ly rất yếu, phương trình ion thu gọn:

  H+ + OH- → H2O

b) Phản ứng tạo thành axit yếu

 HCl + CH3COONa → CH3COOH + NaCl

- Axit axetic CH3COOH (mùi giấm) là axit điện ly yếu, phương trình ion thu gọn:

  H+ + CH3COO- → CH3COOH

* Cách viết phương trình ion thu gọn:

◊ Bước 1: Chuyển tất cả chất vừa dễ tan vừa điện li mạnh thành ion, các chất kết tủa, điện li yếu để nguyên dưới dạng phân tử. Phương trình ion đầy đủ:

  2Na+ + SO42- +  Ba2+ + 2Cl- → BaSO4  + 2Na+ + 2Cl-

◊ Bước 2: Lược bỏ những ion không tham gia phản ứng:

  SO42- +  Ba2+ → BaSO4 

4. Phản ứng axit - bazơ

- Phản ứng axit - bazơ là phản ứng trong đó có sự nhường và nhận proton (H+).

- Phản ứng axit - bazơ xảy ra theo chiều: Axit mạnh + Bazơ mạnh → Axit yếu hơn + Bazơ yếu hơn.

* Chú ý: Các trường hợp ngoại lệ

 + Tạo thành kết tủa khó tan phản ứng vẫn xảy ra được dù axit hoặc bazơ tạo thành mạnh hơn ban đầu.

    CuSO4 + H2S → CuS + H2SO4 (CuS rất khó tan)

    Pb(NO3)2 + H2S → PbS + 2HNO3 (PbS rất khó tan)

 + Axit khó bay hơi đẩy được axit dễ bay hơi (cả 2 axit đều mạnh):

   H2SO4 đậm đặc + NaCl rắn  NaHSO4 + HCl

5. Thứ tự phản ứng axit - bazơ 

a) Khi cho dung dịch chứa 1 axit vào dung dịch chứa nhiều bazơ

- Nguyên tắc: Các bazơ sẽ phản ứng theo thứ tự: axit + bazơ mạnh trước sau đó đến lượt axit + bazơ yếu (nếu axit nhiều thì có thể coi các bazơ phản ứng đồng thời).

- Một số ví dụ:

 Ví dụ 1: Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch chứa đồng thời chứa NaOH và NaAlO2­:

  HCl + NaOH → H2O + NaCl (ban đầu không thấy có hiện tượng kết tủa)

  H2O + HCl + NaAlO2 → Al(OH)3 + NaCl (xuất hiện kết tủa và kết tủa tăng dần)

  3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + 3H2O (kết tủa tan đến hết)

 Ví dụ 2: Cho từ từ dung dịch chứa hỗn hợp NaOH và NaAlO2 vào dung dịch HCl: vì HCl nhiều nên chúng ta không quan sát thấy hiện tượng kết tủa:

  HCl + NaOH → H2O + NaCl

  4HCl + NaAlO2 → AlCl3 + NaCl + 2H2O

 Ví dụ 3: Khi cho từ từ dung dịch chứa HCl vào dung dịch có chứa Na2CO3 và NaHCO3:

  HCl + Na2CO3 → NaCl + NaHCO3 (không thấy có hiện tượng xuất hiện bọt khí)

  HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2O (có khí thoát ra)

 Ví dụ 4: Cho từ từ dung dịch chứa NaHCO3 và Na2CO3 vào dung dịch HCl: ngay lập tức quan sát thấy hiện tượng có khí thoát ra:

  Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2

  NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2

b) Khi cho dung dịch chứa 1 bazơ vào dung dịch có chứa nhiều axit

- Nguyên tắc: Các axit sẽ phản ứng theo thứ tự từ mạnh đến yếu. Nếu bazơ nhiều thì coi các phản ứng xảy ra đồng thời.

Ví dụ 1: Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch chứa đồng thời cả HCl và AlCl3:

  NaOH + HCl → NaCl + H2O (không có kết tủa xuất hiện)

  3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 + 3NaCl (có kết tủa xuất hiện và kết tủa tăng dần)

  NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O (kết tủa tan đến hết)

Ví dụ 2: Cho từ từ dung dịch chứa HCl và AlCl3 vào dung dịch có chứa NaOH:

  HCl + NaOH → NaCl + H2O

  AlCl3 + 4NaOH → NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (không thấy có kết tủa)

III. Bài tập luyện tập phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

* Bài 1 trang 20 SGK Hóa 11: Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li là gì? Lấy các ví dụ minh hoạ?

> Lời giải bài 1 trang 20 SGK Hóa 11

* Bài 2 trang 20 SGK Hóa 11: Tại sao các phản ứng giữa dung dịch axit và hiđroxit có tính bazơ và phản ứng với muối cacbonat và dung dịch axit rất dễ xảy ra?

> Lời giải bài 2 trang 20 SGK Hóa 11

* Bài 3 trang 20 SGK Hóa 11: Lấy một số thí dụ chứng minh: bản chất của phản ứng trong dung dich điện li là phản ứng giữa các ion?

> Lời giải bài 3 trang 20 SGK Hóa 11

* Bài 4 trang 20 SGK Hóa 11: Phương trình ion rút gọn của phản ứng cho biết:

A. Những ion nào tồn tại trong dung dịch.

B. Nồng độ những ion nào trong dung dịch là lớn nhất.

C. Bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li.

D. Không tồn tại phân tử trong dung dịch các chất điện li.

> Lời giải bài 4 trang 20 SGK Hóa 11

* Bài 5 trang 20 SGK Hóa 11: Viết phương trình phân tử và phương trình ion rút gọn của các phản ứng (nếu có) xảy ra trong dung dịch giữa các cặp chất sau:

a) Fe2(SO4)3 + NaOH

b) NH4Cl + AgNO3

c) NaF + HCl

d) MgCl2 + KNO3

e) FeS (r) + 2HCl

g) HClO + KOH

> Lời giải bài 5 trang 20 SGK Hóa 11

* Bài 6 trang 20 SGK Hóa 11: Phản ứng nào dưới đây xảy ra trong dung dịch tạo được kết tủa Fe(OH)3?

A. FeSO4 + KMnO4 + H2SO4

B. Fe2(SO4)3 + KI

C. Fe(NO3)3 + Fe

D. Fe(NO3)3 + KOH

> Lời giải bài 6 trang 20 SGK Hóa 11

* Bài 7 trang 20 SGK Hóa 11: Lấy thí dụ và viết các phương trình hoá học dưới dạng phân tử và ion rút gọn cho phản ứng sau:

a) Tạo thành chất kết tủa

b) Tạo thành chất điện li yếu

c) Tạo thành chất khí

> Lời giải bài 7 trang 20 SGK Hóa 11